La microgravité simulée affecte la plasticité synaptique neuronale en régulant l’activation pro-inflammatoire des microglies

Pourquoi l’espace modifie le cerveau

À mesure que les missions humaines s’aventurent plus loin dans l’espace, des séjours prolongés à bord de la Station spatiale internationale aux possibles voyages vers Mars, les scientifiques cherchent à comprendre comment l’apesanteur influence le cerveau. Les astronautes rapportent souvent des troubles de l’équilibre, un ralentissement des fonctions cognitives et des problèmes de mémoire après un vol spatial. Cette étude examine un acteur discret de ces changements : les propres cellules immunitaires du cerveau, appelées microglies, et la manière dont la simulation de l’apesanteur peut les pousser dans un état hyperactif et nocif susceptible d’affaiblir les connexions entre les neurones.

Les cellules de l’entretien du cerveau sous stress

Les microglies jouent le rôle de gardiennes et d’agentes d’entretien du cerveau. Dans des conditions saines, elles patrouillent discrètement le système nerveux, élaguent les connections excédentaires entre neurones, éliminent les débris et contribuent au maintien d’un environnement stable. Lorsqu’elles perçoivent un danger, elles peuvent passer en mode activé et libérer des signaux chimiques qui appellent du renfort ou combattent les menaces. Mais si cette activation est trop forte ou trop prolongée, les mêmes réponses censées protéger le cerveau peuvent endommager les neurones et leurs points de communication délicats, les synapses.

Simuler l’apesanteur sur des cellules et des souris

Parce que mener des expériences en orbite est difficile et coûteux, les chercheurs ont utilisé des systèmes au sol qui imitent les effets de la microgravité. Pour les expériences cellulaires, ils ont cultivé des cellules microgliales de souris dans des flacons montés sur une machine de positionnement aléatoire qui change constamment d’orientation, atténuant la capacité des cellules à percevoir une traction stable vers le bas. Pour les expériences animales, ils ont utilisé un dispositif de suspension des pattes arrière dans lequel les souris sont inclinées et suspendues de sorte que les fluides corporels se déplacent vers la tête, imitant une caractéristique clé de l’apesanteur dans les vaisseaux spatiaux. Ensemble, ces modèles ont permis à l’équipe d’observer les réponses au niveau cellulaire et au niveau cérébral entier face à la microgravité simulée.

De gardiennes calmes à attaquantes inflammatoires

Sous microgravité simulée, les microglies ont changé de forme, passant de morphologies finement ramifiées à des formes plus rondes et amoeboïdes associées à l’activation. Les analyses moléculaires ont montré une augmentation des gènes et des protéines liés au comportement inflammatoire, tandis que les marqueurs d’un état plus apaisant et orienté réparation diminuaient. Une analyse détaillée de l’activité génique a mis en évidence un régulateur clé appelé Arhgap18, qui freine normalement un interrupteur moléculaire connu sous le nom de RhoA. En microgravité, les niveaux d’Arhgap18 ont chuté, tandis que RhoA et son partenaire ROCK2, ainsi qu’un relais de signalisation appelé ERK1/2, sont devenus plus actifs. Cette chaîne d’événements a stimulé la production de molécules inflammatoires. Lorsque l’équipe a artificiellement réduit Arhgap18 en l’absence de microgravité, la même voie de signalisation inflammatoire s’est activée, confirmant que cette protéine agit comme un frein crucial contre la sur-réaction microgliale.

Les connexions fragiles entre neurones s’affaiblissent

Pour voir comment les microglies activées affectent les neurones, les chercheurs ont exposé des cellules nerveuses cultivées à du liquide prélevé de microglies ayant subi la microgravité simulée. Les neurones ont alors montré des niveaux réduits de plusieurs protéines soutenant les synapses et leur capacité d’adaptation—des caractéristiques centrales de l’apprentissage et de la mémoire. Chez les souris suspendues par les pattes arrière, des pertes similaires sont apparues dans le cortex et l’hippocampe, des régions cérébrales importantes pour le contrôle du mouvement et la mémoire. Les protéines liées aux synapses ont diminué, et l’imagerie microscopique a révélé des signaux réduits des deux côtés des synapses excitatrices, suggérant que ces points de communication étaient moins nombreux ou moins robustes après l’apesanteur simulée.

Ce que cela signifie pour les futurs voyageurs spatiaux

Globalement, ces résultats suggèrent que la microgravité peut pousser les microglies vers un mode pro-inflammatoire en abaissant Arhgap18 et en déclenchant la voie RhoA–ROCK2–ERK1/2. Une fois activées, ces cellules libèrent des facteurs qui érodent les bases moléculaires de la plasticité synaptique, ce qui peut compromettre l’apprentissage, la mémoire et la coordination. Bien que des travaux supplémentaires soient nécessaires pour établir une relation de cause à effet directe et pour mesurer les changements comportementaux, cette étude désigne la signalisation microgliale comme une cible prometteuse pour protéger le cerveau des astronautes lors de longues missions—et fournit des pistes nouvelles sur la façon dont les forces physiques influencent la santé cérébrale ici sur Terre.

Citation: Chen, X., Yuan, C., Li, Z. et al. Simulated microgravity affects neuronal synaptic plasticity by regulating microglial pro-inflammatory activation. npj Microgravity 12, 34 (2026). https://doi.org/10.1038/s41526-026-00580-6

Mots-clés: microgravité, microglie, neuroinflammation, plasticité synaptique, santé en vol spatial